【基本を知る】自家消費型のミニマルな太陽光発電

大学の研究補助時代に教わった「自家消費型の太陽光発電の考え方」をご紹介します。

まずは自己紹介。古民家びとの中の人masakoです。毎朝、Twitterで暮らしに役立つ電気ネタを発信中です！フォローしてもらえると嬉しいです。

この記事を読み終わる頃には、知識０の初心者さんでも自分の暮らしに必要なだけの太陽光発電の規模がざっくりわかるようになります！

かつて「太陽光発電は屋根いっぱいに並べるもの」と思いこんでいた筆者ですが……。
大学での研究補助の仕事を通して、それだけが選択肢ではないことを知りました。
そこで、どんな選択肢があるのかをご紹介します。

なお、売電収入をできるだけ多く得たいというご家庭は、この記事は参考になりません。

結論から言うと、発電した電気を余らせたくない場合（全て自家消費したい場合）、アイキャッチ画像にある写真のような規模で十分な家庭もあります。
売電を目的とせず、初期投資額を抑えて、電気の使用量に見合うだけの太陽光パネルを設置するという考え方です。
このパネルの発電出力は450W程度で、ネット検索すると2、3万円～10万円の間で販売されています。

「太陽光発電って100万円以上すると思っていた！」「我が家はどうかな？」と思われた方は、ぜひ、読み進めていただきたいと思います。

目次

1． きほんのき！太陽光パネルのスペックの見方
2． 太陽光パネルの面積と発電量をイメージする
3． 消費電力量から自家消費できる発電量をイメージする
4． 雪が積もったりかげったりしても発電する？
5． まとめ

1． きほんのき！太陽光パネルのスペックの見方

まずは知っておきたい単位をおさえましょう。
こちらの写真は、太陽光パネルの裏面に表記されているスペック表の例です。
色々書いてありますが、３つ知っておけば十分でしょう。

それでは、順に見ていきましょう。

▶1つ目
公称最大出力　46W（写真１行目）
Ｗはワットと読み、「出力」はここでは電力を意味します。
電力はその名のとおり電気のパワーです。
46Wは発電した時の最大値なので、そこまでいかないことも多いです。
空が曇っていたり、パネルに影ができたり、小さな環境の変化で出力は下がります。

▶2つ目
公称最大出力動作電圧　5.9V（写真４行目）
Vは電圧の単位でボルトと読みます。
電気を水に例えて水鉄砲をイメージした時、水を押し出す力が電圧です。
こちらも「最大」なので、そこまでいかないこともあるということです。

▶3つ目
公称最大出力動作電流　7.90A（写真5行目）
Aは電流の単位でアンペアと読みます。
電気を水に例えて水鉄砲をイメージした時、水鉄砲から出てくる水の太さが電流です。
チョロチョロと流れる水とドバッと流れる水の違いみたいなものです。
こちらも「最大」なので、そこまでいかないことがあります。

とりあえず、この3つの単位はおさえましょう。
言わば〝暮らしの電気〟における「三種の神器」です。
この３つの単位を使えるだけで急に〝詳しいひと〟になった気分を味わえます。（笑）

2． 太陽光パネルの面積と発電量をイメージする

もう一度、屋根いっぱいに並んで〝いない〟太陽光パネルの写真を見てみましょう。

銀色の枠つきの太陽光パネルが2枚、1枚あたりのサイズは、およそ畳1畳分です。
繰り返しになりますが、発電の目的を売電ではなく自家消費にするならば、これくらいの規模でも十分な家庭もあります。
私がそう思う理由は、このパネル全体の最大電力を計算し、発電量をイメージできたからです。

ということで、〝最大電力の計算〟をしてみましょう。簡単です。
先ほどの〝暮らしの電気〟における「三種の神器」を使います。
また、電力（W）＝電圧（V）×電流（A）という関係式も使います。
理科の授業で出てきた式ですね！

さて、この先は、学校の理科の授業では習わないことが含まれます。
電気設備関係の仕事をしていれば別ですが、生活者は知らなくても困らない内容です。
ただ、電気の自給自足に興味のある方は、ぜひ読み進めて頂ければと思います。

電力（W）を計算するには電圧（V）と電流（A）が必要です。

▶電圧（V）
スペック表には、「電圧 5.9V」とありますが、5.9V をそのまま使うかはさらなる情報収
集が必要です。
というのも、太陽光パネルは、モジュールという最小単位をパッチワークみたいに何枚もつなげて構成されていて、接続方法によって電圧が異なるからです。
接続方法には、直列と並列があり、一般的な住宅向けの太陽光パネルは、直列接続と並列接続を組み合わせることで、いい塩梅の電圧がつくられています。
直列接続と並列接続も理科の授業で出てきましたが、なんと、ここで役に立ちます！

・スペック表をよく見ると一番上に小さく「モジュール」と記載されているので、モジュー
ル 1 枚の電圧が 5.9V だとわかる
・写真の銀色の枠のついた太陽光パネル 1 枚は、モジュール 5 枚で構成されている
・太陽光パネルは 2 枚あるので、全体ではモジュール 10 枚で構成されている
・モジュール 10 枚が直列接続なら 5.9V＋5.9V＋5.9V…10 枚分の電圧を足して 59V、
10枚が全て並列接続なら電圧は1枚分の電圧のままで5.9V

この太陽光パネルは全て直列接続だったので電圧は59Vとなります。

▶電流（A）
スペック表には「電流 7.9A」とあります。直列接続なので、電流は7.9Aを使います。

▶電力（W）
電圧=59V、電流＝7.9Aということがわかりました。
この２つの数値を電力（W）＝電圧（V）×電流（A）の関係式にあてはめます。

電力＝59V×7.9A＝466W

これが、発電できる最大の電力となります。
晴れた日の昼の 12 時前後の 1 時間あたりの発電量は 466Wh と推測できます。

実は、筆者の家は昼の 12 時前後の 1 時間の消費電力量が 450Wh という日があります。
ですから、自家消費分だけを発電したい場合、写真の規模の太陽光パネルくらいで丁度良さそうだということになるわけです。

筆者の家の2021年12月18日の消費電力量のグラフをご覧ください。

縦軸は電気ご使用量（＝消費電力量）、横軸は時刻です。
13：00の縦軸のメモリを見ると450Whくらいだということがわかります。

ちなみに、このようなグラフを見ることができるのは、筆者だけではありません。
既に、かなりの広範囲の家庭がグラフを見ることができますよ。

これは、国の施策によるスマートメーカーへの交換が進んでいるからです。
ほとんど宣伝されておらず、気づいたら筆者のマンションも交換されていました！
東北電力であれば、「よりそうeねっと」に登録するだけ。簡単、無料です。
高性能なエネルギーマネジメントシステムなんて必要ないんです。

「知らなかった！」「我が家のグラフも見たい！」と思われた方は、さらに読み進めていただくと、グラフを活用して自家消費分だけ発電したい場合の発電量の目安がわかるようになります。

3． 消費電力量から自家消費できる発電量をイメージする

＜自家消費型の太陽光発電の考え方 その①＞

消費電力量グラフに発電量グラフを書き足します。

（１）書き足す時のポイント3つ
・なめらかな山型になるように
・山型の始点は太陽光があたる時刻、終点は太陽光があたらなくなる時刻
・山型の頂点は消費電力量のグラフより上にはみ出さない

発電量グラフができました！（赤い線）
一般的に、太陽光発電による発電量グラフは、晴れた日は山型になります。

（２）このグラフからわかること
山型の頂点は450Whくらいです。（グラフの左側のメモリ参照）
ということは、最大出力450Wのスペックの太陽光パネルを使えば、発電した電気は全て消費できそうという目安になります。
赤く塗った部分が自家消費できる電気の量です。

＜自家消費型の太陽光発電の考え方 その②＞

もう一度、消費電力量グラフに発電量グラフを書き足します。

（１）書き足す時のポイント3つ　※3つ目だけ、その①とは異なります。
・なめらかな山型になるように
・山型の始点は太陽光があたる時刻、終点は太陽光があたらなくなる時刻
・山型の頂点は消費電力量のグラフより上にはみ出させて1kWhまで膨らませる

（２）このグラフからわかること
山型の頂点は1kWh（1,000Wh）くらいです。
ということは、最大出力が1kWのスペックの太陽光パネルを使うと、発電した電気のうち赤く塗った部分だけが自家消費できる電気だということになります。
白い部分の電気は余るので、売るか蓄電池に貯めるかの2択になります。
もちろん、捨てる（何もしない）のも自由ですが。

ここまで読んでくださった方は、「さっそく、我が家の消費電力量グラフを確認しよう！」と思っておられるかもしれません。
はい、ぜひ！無料だし損はしません。
ただ、この先は、太陽光発電のウィークポイントもお伝えしておきます。

4． 雪が積もったりかげったりしても発電する？

当たり前ですが、太陽光があたらなくたると発電しません。

写真左は太陽光パネルが雪にうもれている様子。
計測器には３つの数値。一番上から順に電力、電圧、電流。
記事の最初の方で出てきた「三種の神器」です。
電力は15W、電流は０なので、ほとんど発電していません。

写真右は雪かきをした後の太陽光パネルと計測器です。
電力は499Wで電流が0.94Aなので発電しています。

写真左は太陽光パネルの１／６がかげになっている様子。
計測器の一番上から順に電力、電圧、電流。電力は30W、電流は0.5です。
写真右は影の面積が減ってきた様子。
電力は212Wで電流が3.9Aなので発電しています。

5． まとめ

最後にこの記事のまとめです！

・「太陽光発電は屋根いっぱいに並べるもの」は思い込み！
・自家消費できる量だけ発電すれば置く場所も投資額も自由度アップ！
・1時間ごとの消費電力量グラフを見る方法は超簡単！しかも無料！

創電も蓄電も節電も〝暮らしの電気〟は三種の神器を使えるかがキモです。
まずは、身の回りの家電の消費電力（W）を気にしてみてくださいね。
使う電力を知ることで、作りたい電力がわかってきます。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました！

ちなみに、てっとり早く、電気の備えとして太陽光発電と蓄電池を買いたい！という方には、Jackery（ジャクリ）の太陽光パネルとポータブル蓄電池のセットがおススメです。
筆者も使っています。使いやすいのがいいですね。
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